自動(dòng)感光啟閉辦公百葉窗的設(shè)計(jì)

【摘 要】為了減少因光線(xiàn)過(guò)強(qiáng)引起的顯示器顯示模糊程度，解決人們經(jīng)常手動(dòng)操作閉合窗簾的煩惱，在此，我們?cè)O(shè)計(jì)出了“自動(dòng)感光啟閉辦公百葉窗”，智能控制室內(nèi)光線(xiàn)。此裝置通過(guò)室外光敏電阻感受光強(qiáng)變化，單片機(jī)接收光敏電阻信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)使百葉窗角度改變，調(diào)整進(jìn)入室內(nèi)的光線(xiàn)；當(dāng)室內(nèi)光線(xiàn)達(dá)到適宜時(shí)，室內(nèi)光敏傳感器向單片機(jī)發(fā)出信號(hào)，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣使室內(nèi)光線(xiàn)始終保持舒適宜人，讓人們能夠全神貫注地工作，解決了因窗簾開(kāi)合面積不適，進(jìn)入室內(nèi)的光線(xiàn)過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱給人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鲙?lái)的不便。

【關(guān)鍵詞】百葉窗；單片機(jī); 光控；步進(jìn)電機(jī)

0.引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，尤其是電子產(chǎn)品的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)不僅走近辦公場(chǎng)所，而且也滲入了千家萬(wàn)戶(hù)。但是大家知道無(wú)論是臺(tái)式電腦還是筆記本電腦，顯示器顯示的清晰程度與室內(nèi)的光線(xiàn)強(qiáng)弱有很大的關(guān)系。為了減少因光線(xiàn)過(guò)強(qiáng)引起的顯示器顯示模糊程度，人們經(jīng)常通過(guò)閉合窗簾來(lái)達(dá)到目的。但是手動(dòng)操作的窗簾早已落后于現(xiàn)代生活的節(jié)奏，在很大程度上影響了工作的效率。

為了使人們的工作和生活環(huán)境更加舒適宜人，讓人們能夠全神貫注地工作，而不受因窗簾開(kāi)合面積不適，使進(jìn)入室內(nèi)的光線(xiàn)不適造成影響。在此，我們?cè)O(shè)計(jì)了“自動(dòng)感光啟閉辦公百葉窗”。此感光百葉窗制造成本低廉，不用人為操作，非常方便，適用范圍廣闊且市場(chǎng)前景良好。本文介紹了這種適用于辦公室、家居等場(chǎng)所的自動(dòng)啟閉辦公百葉窗，并對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理以及設(shè)計(jì)過(guò)程中的注意點(diǎn)作了簡(jiǎn)要介紹。

1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

此自動(dòng)感光啟閉辦公百葉窗主要包括百葉窗、單片機(jī)模塊、光強(qiáng)檢測(cè)模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等。

1.2各主要模塊介紹

1.2.1單片機(jī)模塊

單片機(jī)模塊選用單片機(jī)STC90C516AD處理光敏電阻傳送的信息，并直接操縱步進(jìn)電機(jī)的最終動(dòng)作。

STC90C516AD主要參數(shù)：

·工作電壓:5.5V-3.3V

·工作頻率范圍:0～40MHz

·用戶(hù)應(yīng)用程序間:4K/8K/6K/32K/40K/

·片上集成256+4096字節(jié)RAM

·外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，Power Down模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。

·8路10位A/D轉(zhuǎn)換。

·通用異步串行口(UART)，還可用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART

·工作溫度范圍:-40~+85℃

1.2.2光強(qiáng)檢測(cè)模塊

選用光敏電阻GL5539，通過(guò)室內(nèi)、室外光敏電阻采集室內(nèi)外光照信息并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。

·最大電壓(VDC) 150V

·最大功耗(mW) 100

·環(huán)境溫度（℃）－30～+70

·光譜峰值(nm) 540

·亮電阻（10Lux)(KΩ) 50-100

·暗電阻（MΩ） 5

·響應(yīng)時(shí)間（mS）上升20 下降30

·照度電阻特性 5

1.2.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

該模塊由ULN2003、步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成，電機(jī)對(duì)單片機(jī)發(fā)出的信號(hào)作出響應(yīng)，ULN2003驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)左旋或右旋百葉窗控制桿以調(diào)節(jié)葉片傾角。

步進(jìn)電機(jī)28BYJ48主要參數(shù)：

·額定電壓：5V

·減速比：1/64

·步距角：5.625°/64

·驅(qū)動(dòng)方式：4相8拍

·直流電阻：200Ω±7%(25℃)

·自定位轉(zhuǎn)矩：≥34.3mN.m

ULN2003的主要參數(shù)：

·輸入電壓：0.2~5V

·集電極-發(fā)射極電壓：0.5~15V

·集電極電流：350mA

·工作環(huán)境溫度：-40~85℃

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1硬件設(shè)計(jì)

百葉窗

規(guī)格：57cm×3cm，扭矩阻力：26.2mN.m，步進(jìn)電機(jī)直接與百葉窗控制桿連接。

2.2軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件編程部分的編寫(xiě)主要分為光強(qiáng)檢測(cè)程序、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序、顯示程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序這四大類(lèi)。程序框圖如圖2所示。

3.結(jié)論

在現(xiàn)代社會(huì)，辦公百葉窗自動(dòng)啟閉裝置為人們的生活帶來(lái)了很大的便利，其各種設(shè)置充分考慮人的各種需求習(xí)慣，為用戶(hù)提供了更能充分體現(xiàn)人性化、智能化的服務(wù)，使得用戶(hù)的生活條件、辦公條件更加便捷舒適。該裝置免去了手動(dòng)開(kāi)閉百葉窗的麻煩，還能自動(dòng)識(shí)別房間的亮度，當(dāng)照度大于預(yù)定值時(shí)逐漸關(guān)閉百葉窗，照度過(guò)低時(shí)逐漸打開(kāi)百葉窗，通過(guò)控制百葉窗的開(kāi)閉使室內(nèi)光線(xiàn)保持在最舒適的范圍內(nèi)。人們也可以根據(jù)自己的需要通過(guò)開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)百葉窗的開(kāi)度。雖然該裝置能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)光線(xiàn)，但仍存在很多問(wèn)題和不足，例如，調(diào)節(jié)不夠精確，靈敏度還有待提高，我們將會(huì)再接再厲進(jìn)一步解決這些潛在的問(wèn)題。 [科]

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